密封圈安装用辅助工装及静电卡盘系统

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种密封圈安装用辅助工装及静电卡盘系统。

背景技术

静电卡盘，又称E-Chuck。其结构大致为顶部与晶圆接触的陶瓷，陶瓷与底板之间通过环氧树脂连接，在陶瓷与底板之间形成卡槽，底板上开设有若干个供氦气通过的孔，底板的底部承接设备电源。在实际使用时，晶圆放置在静电卡盘的上表面，然后通入等离子气体对晶圆的表面进行清洗，此过程中等离子气体会运动到静电卡盘的侧面，慢慢蚀刻卡槽内的环氧树脂，为了防止环氧树脂被等离子气体蚀刻，会在卡槽内设置密封圈，通过密封圈将环氧树脂和等离子气体隔离，以避免环氧树脂被蚀刻。

现有密封圈采用按压的方式安装到卡槽内，由于密封圈采用弹性材质，因此在操作时容易发生扭曲偏转。安装时，由于密封圈相对卡槽的位置不定，容易出现密封圈的下边缘或者上边缘先与卡槽接触形成支点，导致密封圈发生偏转，使得未接触的边缘无法顺利的安装进入到卡槽内，为此亟需一种能够使密封圈的上边缘和下边缘同时进入到卡槽内的辅助工装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封圈安装用辅助工装及静电卡盘系统，通过调整密封圈与卡槽的相对位置，从而确保在按压安装时密封圈的上边缘和下边缘能够同时进入到卡槽内，实现密封圈的顺利安装。

为实现上述目的，本发明提供了一种密封圈安装用辅助工装，包括与静电卡盘匹配设置的主体部、设于所述主体部的N个支撑部，N为正整数，以及抬升部，其中：

N个所述支撑部呈环状设置，用于从内侧对密封圈起支撑作用，使相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈轴向与所述静电卡盘的卡槽径向相互垂直，以在按压时，使相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈上边缘和下边缘同时进入到所述卡槽内；

所述抬升部设于所述主体部，在相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈进入到所述卡槽后，驱动所述主体部沿着轴向脱离所述静电卡盘，以带着所述支撑部脱离所述密封圈。本发明的有益效果如下：N个所述支撑部呈环状设置，用于从内侧对密封圈起支撑作用，使相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈轴向与所述静电卡盘的卡槽径向相互垂直，以在按压时，使相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈上边缘和下边缘同时进入到所述卡槽内，这样既可以使得密封圈能够顺利的安装到卡槽内，同时，确保安装到所述卡槽内的所述密封圈能够始终属于竖直状态，从而起到更好的密封效果；所述抬升部设于所述主体部，在相邻两个所述支撑部之间的所述密封圈进入到所述卡槽后，驱动所述主体部沿着轴向脱离所述静电卡盘，以带着所述支撑部脱离所述密封圈，这样可以使得N个所述支撑部同时脱离所述密封圈，一方面可以提高所述支撑部与所述密封圈的脱离速率，另一方面，N个所述支撑部与所述密封圈的同时脱离，能够解决N个所述支撑部先后脱离时，会导致所述密封圈不同段由于受到的支撑力不同，导致弹性形变的量不同，这样在安装到所述卡槽内以后，由于形变的不同，会影响密封效果的问题。

可选的，还包括安装部，所述安装部设于所述主体部上，其中，所述支撑部设于所述安装部内，且所述安装部的数量与所述支撑部的数量相匹配设置。

可选的，还包括伸缩部，所述伸缩部设于所述安装部内，所述伸缩部的一端与所述支撑部连接，所述伸缩部的另一端连接在所述安装部上。该实施例的有益效果如下：所述伸缩部的设置，会沿着所述主体部的径向对所述支撑部提供拉力，使得所述支撑部未与所述静电卡盘抵触时，能够在所述安装部内运动，这样通过所述伸缩部能够使呈环状设置的N个所述支撑部均具有向所述主体部的中轴线运动的趋势，在该运动趋势下，能够使得所述主体部与所述静电卡盘实现自定位，使得所述主体部与所述静电卡盘的中轴线实现自动重合，无需人工进行所述主体部与所述静电卡盘的定位，降低设备的操作难度，提高安装效率。

可选的，所述伸缩部包括伸缩杆、伸缩筒和伸缩弹簧，其中：

所述伸缩杆活动插接在所述伸缩筒内，所述伸缩弹簧缠绕设于所述伸缩杆外，且所述伸缩弹簧的两端分别固定连接在所述伸缩杆的侧壁上和所述伸缩筒的外侧壁上。

可选的，所述抬升部包括设于所述主体部的支撑管，所述支撑管的内管壁上设置有螺纹，以及调节螺杆和转轴；

所述调节螺杆螺纹插接在支撑管内；

所述转轴设于所述调节螺杆靠近所述静电卡盘的一端上。

可选的，还包括设于所述抬升部上的第一推动部，以及第二推动部，所述第二推动部的一端与所述第一推动部铰接，所述第二推动部的另一端与所述支撑部铰接，向下按压所述第一推动部，通过所述第二推动部推着所述支撑部沿着径向向远离所述主体部的中轴线方向运动。本发明的有益效果如下：所述第一推动部与所述第二推动部的设置，通过提供按压力，能够使得所述支撑部克服所述伸缩部的拉力，使得所述支撑部做远离所述主体部的中轴线运动，这样使得N个所述支撑部包围的空间直径大于所述静电卡盘的直径，这样使得N个所述支撑部能够快速的扣合到所述静电卡盘外，提高安装效率。

可选的，所述第二推动部的数量与所述支撑部的数量相匹配设置。

可选的，还包括设于所述第二推动部上的锁定部，以在所述第二推动部复位时，通过吸附作用实现所述主体部与所述静电卡盘的相互锁定。本发明的有效如下：所述锁定部的设置，能够实现所述主体部与所述静电卡盘的相对固定，这样可以在安装所述密封圈时防止所述主体部相对所述静电卡盘发生移动，从而能够提高所述密封圈安装的精准度。

可选的，所述支撑部包括第一段和第三段，以及设于所述第一段和所述第三段之间，并用于所述第一段和所述第三段连接的第二段，其中：所述第二段朝向所述静电卡盘的一侧设有倾斜面。

为实现上述目的，本发明还提供了一种静电卡盘系统，包括密封圈、底板、与所述底板胶接的陶瓷板，所述底板与所述陶瓷板之间存在有卡槽，以及所述的密封圈安装用辅助工装，其中，所述密封圈安装用辅助工装用于辅助所述密封圈安装到所述卡槽内。

附图说明

图1为本发明的静电卡盘系统的结构示意图；

图2为本发明中主体部的俯视结构示意图；

图3为本发明图2中A结构放大示意图；

图4为本发明图1的正视剖面结构示意图；

图5为本发明中支撑部的结构示意图；

图6为本发明静电卡盘系统中包含第一推动部和第二推动部的结构示意图；

图7为本发明图6中B结构放大示意图；

图8为本发明静电卡盘系统中包含锁定部的结构示意图；

图9为本发明图8中C结构放大示意图。

附图标记

1、主体部；

2、安装部；

3、支撑部；31、第一段；32、第二段；321、倾斜面；33、第三段；

4、底板；

5、卡槽；

6、密封圈；

7、抬升部；71、支撑管；72、调节螺杆；73、转轴；

8、伸缩部；81、伸缩杆；82、伸缩筒；83、伸缩弹簧；

9、第一推动部；91、按压环；92、复位件；93、移动孔；94、移动杆；

10、第二推动部；

11、锁定部；111、密封箱；112、移动活塞；113、支撑弹簧；114、推拉杆；

115、导气管；116、吸盘；

12、陶瓷板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种密封圈安装用辅助工装。该所述辅助工装通过调整密封圈6与卡槽5的相对位置，即保证所述密封圈6的轴向(可以理解为竖直方向)与所述卡槽5的径向(可以理解为水平方向)相互垂直，从而确保在按压安装时密封圈6的上边缘和下边缘能够同时进入到卡槽5内，实现所述密封圈6的顺利安装。同时，该辅助工装能够使得密封圈6垂直安装到卡槽5内，并且保证安装到卡槽5内的所述密封圈6处于垂直状态，避免发生扭曲偏转，从而使得密封圈6的上表面和下表面分别与所述卡槽5的顶壁和底壁紧密贴合，确保所述密封圈6的密封性能。需要理解的是，该所述辅助工装不仅限于所述密封圈6的安装。

在一种实施例中，如图1和图2所示，所述密封圈安装用辅助工装包括与静电卡盘匹配设置的主体部1(可以理解为圆盘，但又不仅限于所述圆盘，所述主体部1的直径要大于静电卡盘上表面的直径)、设于所述主体部1的N个支撑部3，N为正整数，以及抬升部7，其中：N个所述支撑部3呈环状设置，用于从内侧对密封圈6起支撑作用，使相邻两个所述支撑部3之间的所述密封圈6轴向与所述静电卡盘的卡槽5径向相互垂直，以在按压时，使相邻两个所述支撑部3之间的所述密封圈6上边缘和下边缘同时进入到所述卡槽5内；N个所述支撑部3优选呈等距离环状设置，这样设置可以使得所述密封圈6被所述支撑部3撑起的部分具有相同的弹性形变，同时，使得发生弹性形变的部分在所述密封圈6上等距离分布。

所述抬升部7设于所述主体部1，在相邻两个所述支撑部3之间的所述密封圈6进入到所述卡槽5后，驱动所述主体部1沿着轴向脱离所述静电卡盘，以带着N个所述支撑部3同时脱离所述密封圈6。优选地，所述抬升部7设于所述主体部1的中部，这样设置在抬升所述主体部1相对所述静电卡盘向上运动时，能够使得所述主体部1保持水平向上运动，可以防止所述主体部1发生倾斜。

在一种实施例中，所述支撑部3的数量可以设置为三个，或者更多，并且当所述支撑部3的数量设置为三个或者更多时，优选呈等距离环状设置。

在一种实施例中，如图4所示，所述抬升部7包括设于所述主体部1的支撑管71，所述支撑管71的内管壁上设置有螺纹，以及调节螺杆72和转轴73；所述调节螺杆72螺纹插接在支撑管71内；所述转轴73设于所述调节螺杆72靠近所述静电卡盘的一端上，所述转轴73的设置，可以在所述调节螺杆72旋转时不接触所述静电卡盘的上表面，对所述静电卡盘起到保护的作用；所述抬升部7的设置，用于控制所述主体部1沿着竖直方向向上运动脱离所述静电卡盘，在脱离的过程中，会带着N个所述支撑部3同时脱离所述密封圈6；使用时，手动固定所述主体部1，使得所述主体部1只能够相对所述静电卡盘竖直向上运动，旋拧所述调节螺杆72，由于转轴73的下端与所述静电卡盘的上端面相抵接，所述调节螺杆72螺纹插接在所述支撑管71内，因此随着所述调节螺杆72的旋转会使得所述支撑管71带着所述主体部1向上运动，所述主体部1的向上运动，会带着N个所述支撑部3相对所述密封圈6向上运动，在所述支撑部3与所述密封圈6脱离的瞬间，所述密封圈6的弹性形变力会使得所述密封圈6收缩进入到所述卡槽5内或部分进入(不同型号的密封圈6弹性形变不同)所述卡槽5内，此时，手动将未进入的部分按压进入所述卡槽5内即可。

为了缩小所述辅助工装的占地面积，在一种实施例中，如图1或图2所示，所述密封圈安装用辅助工装还包括安装部2，所述安装部2设于所述主体部1上，其中，所述支撑部3设于所述安装部2内，且所述安装部2的数量与所述支撑部3的数量相匹配设置。在一种示例中，所述安装部2为安装孔或安装槽，当然在其他示例中，又不仅限于所述安装孔或所述安装槽。

为了使相邻两个所述支撑部3之间的所述密封圈6轴向与所述静电卡盘的卡槽5径向相互垂直，则至少需要设置两个所述支撑部3，所述支撑部3与所述主体部1是分体设置，并且N个所述支撑部3相互之间也不存在连接关系，这样在多个所述支撑部3与所述密封圈6进行脱离时，既存在对不同所述支撑部3先后操作的繁琐，导致操作效率的低下，同时，不同所述支撑部3先后脱离时，会使得所述密封圈6不同段由于受到的支撑力不同，导致弹性形变不同，这样在安装到所述卡槽5内以后，由于形变的不同，会对密封的效果产生影响，为了解决上述问题，在一种实施例中，如图2和图3所示，所述密封圈安装用辅助工装还包括伸缩部8，所述伸缩部8设于所述安装部2内，所述伸缩部8的一端与所述支撑部3连接，所述伸缩部8的另一端连接在所述安装部2上。所述伸缩部8的设置，一方面，可以将N个所述支撑部3与所述主体部1连接为一体；另一方面，会沿着所述主体部1的径向对所述支撑部3提供拉力，使得所述支撑部3未与所述静电卡盘抵触时，能够在所述安装部2内运动，这样通过所述伸缩部8能够使呈环状设置的N个所述支撑部3均具有向所述主体部1的中轴线运动的趋势，在该运动趋势下，能够使得所述主体部1与所述静电卡盘实现自定位，使得所述主体部1与所述静电卡盘的中轴线实现自动重合，无需人工进行所述主体部1与所述静电卡盘的定位，降低设备的操作难度，提高安装效率。

需要注意的是，由于所述伸缩部8的存在，可以改变所述支撑部3在所述安装部2内的位置，这样使得该辅助工装可以适用于不同直径的所述静电卡盘，当然也不仅限于所述静电卡盘。

在一种实施例中，如图3所示，所述伸缩部8包括伸缩杆81、伸缩筒82和伸缩弹簧83，其中：所述伸缩杆81活动插接在所述伸缩筒82内，所述伸缩弹簧83缠绕设于所述伸缩杆81外，且所述伸缩弹簧83的两端分别固定连接在所述伸缩杆81的侧壁上和所述伸缩筒82的外侧壁上。所述伸缩杆81、伸缩筒82和伸缩弹簧83组合结构的设置，既能够提供拉力，同时又能够起到导向的作用，通过所述组合结构的设置，能够使得所述支撑部3只在所述主体部1的径向运动。当然在其他示例中，所述伸缩部8不仅限于所述伸缩杆81、伸缩筒82和伸缩弹簧83的组合结构，也可以仅为所述缩弹簧。

在一种实施例中，如图5所示，所述支撑部3包括第一段31和第三段33，以及设于所述第一段31和所述第三段33之间，并用于所述第一段31和所述第三段33连接的第二段32，其中：所述第二段32朝向所述静电卡盘的一侧设有倾斜面321。一种示例中，所述第一段31和所述第三段33的截面均呈矩形结构，并且所述第一段31的水平长度要大于所述第三段33的水平宽度；所述第二段32的截面为梯形结构，并且所述梯形结构的倾斜边在立体结构中形成所述倾斜面321，所述倾斜面321的设置，在所述支撑部3向上运动过程中，从所述第一段31变为所述第三段33与所述静电卡盘接触的过程中，具有一个缓冲过程，避免突然变换时所述第三段33与所述密封圈6发生脱离，再接触时所述密封圈6容易产生褶皱。所述第一段31、所述第二段32和所述第三段33的组合，能够在所述支撑部3相对所述密封圈6向上运动的过程中，所述支撑部3与所述密封圈6始终处于接触状态。

所述辅助工装未扣合在所述静电卡盘上时，N个所述支撑部3所包围的空间直径要小于所述静电卡盘的上表面直径，这样在扣合到所述静电卡盘外时，在所述伸缩部8的拉动下，N个所述支撑部3才能同时与所述静电卡盘的侧壁保持抵触状态，由于在未抵触时，N个所述支撑部3所包围的空间直径要小于所述静电卡盘的上表面直径，并且N个所述支撑部3未相互连接，因此在操作时需要一个一个推动所述支撑部3做远离所述主体部1的中轴线运动，操作过程极为的不便；为了解决上述问题，在一种实施例中，如图6和图7所示，所述密封圈安装用辅助工装还包括设于所述抬升部7上的第一推动部9，以及第二推动部10，所述第二推动部10的一端与所述第一推动部9铰接，所述第二推动部10的另一端与所述支撑部3铰接，向下按压所述第一推动部9，通过所述第二推动部10推着所述支撑部3沿着径向向远离所述主体部1的中轴线方向运动。一种示例中，所述第二推动部10的数量与所述支撑部3的数量相匹配设置，可以理解为所述第二推动部10的数量与所述支撑部3的数量一致。所述第一推动部9与所述第二推动部10的配合，能够控制N个所述支撑部3同时沿着径向向所述主体部1的中轴线做远离运动，这样通过同步控制，可以降低操作难度，提高操作效率。优选地，所述第二推动部10从右往左倾斜向下设置。

在一种实施例中，所述第二推动部10为推动板，但又不仅限于所述推动板；所述第一推动部9包括活动套设在所述调节螺杆72外的按压环91，所述按压环91的下端面上连接有复位件92的一端，所述复位件92的另一端固定连接在支撑管71的上端面上，所述支撑管71上沿着竖直方向贯通开设有若干个移动孔93，所述移动孔93的数量与所述支撑部3的数量一致，若干个所述移动孔93内均活动设有移动杆94，所述移动杆94的上端固定连接在所述按压环91的下端面上，且所述移动杆94的下端延伸到所述移动孔93外，所述移动杆94的下端侧壁与所述第二推动部10的一端铰接。

使用时，相对所述支撑管71向下按动按压环91，所述按压环91的向下运动，会带着所述移动杆94在所述移动孔93内向下运动，所述移动杆94的向下运动，会通过所述第二推动部10推着所述支撑部3向远离所述主体部1中轴线的方向运动，在N个所述支撑部3包围的空间直径增大到大于所述静电卡盘的上表面直径后，将辅助工装扣合在所述静电卡盘外，然后松开所述按压环91，在所述复位件92的作用下，所述按压环91向上复位，并同步带着所述移动杆94和所述第二推动部10复位，使得所述支撑部3失去抵触力，此时，所述支撑部3受到所述伸缩部8的拉动，自动完成所述主体部1与所述静电卡盘的定位。

在一种实施例中，所述复位件92可以为复位弹簧或为弹性伸缩件，其中，所述弹性伸缩件的结构与所述伸缩部8的结构一致，此处不再赘述，当然在其他示例中，所述复位件92也不仅限于所述复位弹簧和所述弹性伸缩件。为了保证对所述按压环91起到更好的支撑作用，所述复位件92的数量可以设置为若干个，并且若干个所述复位件92优选呈等距离环状设置。

在所述主体部1与所述静电卡盘之间没有设置锁定装置，虽然有N个所述支撑部3的夹持，但是当有外力误操作时，所述主体部1会相对所述静电卡盘发生水平方向移动，该水平方向的移动若发生在所述密封圈6安装到所述卡槽5内的过程中，则很容易降低所述密封圈6的安装精度，甚至导致安装过程的失败；为了解决上述问题，在一种实施例中，如图8和图9所示，所述密封圈安装用辅助工装还包括设于所述第二推动部10上的锁定部11，以在所述第二推动部10复位时，通过吸附作用实现所述主体部1与所述静电卡盘的相互锁定。所述锁定部11的设置，一方面通过吸附作用，可以辅助N个所述支撑部3的夹持将所述主体部1与所述静电卡盘固定的更加牢固，这样可以避免所述密封圈6在安装的过程中，所述主体部1与所述静电卡盘发生相对运动，从而提高安装的精准度；另一方面，所述锁定部11的结构设计合理，在所述第二推动部10复位的过程中，能够实现自动固定的作用，从而降低了设备的操作难度，提高了设备的安装效率。

在一种实施例中，如图9所示，所述锁定部11包括活动设于所述主体部1下端面上的密封箱111，所述密封箱111内活动设置有移动活塞112，所述移动活塞112的上端面上固定连接有支撑弹簧113的一端，所述支撑弹簧113的另一端固定连接在所述密封箱111的内顶壁上，所述移动活塞112的下端面上铰接有推拉杆114的一端，所述推拉杆114活动插接在所述密封箱111的底板上，所述推拉杆114的另一端铰接在所述第二推动部10的上端面上，所述第二推动部10的下端面上连接有吸盘116，所述吸盘116的下端可与陶瓷板12相互抵接，所述密封箱111上设有导气管115的一端，所述导气管115的另一端设于所述吸盘116上，所述导气管115用于连通所述密封箱111和所述吸盘116；优选地，所述导气管115设于所述移动活塞112的下方。需要注意的是，所述吸盘116与所述陶瓷板12的吸附，可以通过外力去除，例如，通过旋拧所述调节螺杆72，使得所述主体部1相对所述静电卡盘向上运动的过程中，即可使得所述吸盘116与所述陶瓷板12分离。

由于所述第二推动部10倾斜向下设置，因此在向下按压所述按压环91时，通过所述移动杆94会使得所述第二推动部10的中心向下移动，所述第二推动部10中心的向下移动，会通过所述推拉杆114拉着所述移动活塞112向下运动，从而将所述移动活塞112下方的空气通过所述导气管115和所述吸盘116排出环境中，当所述辅助工装扣合在所述静电卡盘上后，所述吸盘116的下端与所述陶瓷板12的上表面挤压贴合(挤压程度以保证第二推动部10的中心向上运动时，不会与陶瓷板12脱离为准)，随着所述按压环91被松开复位，所述第二推动部10也跟着复位，并且所述第二推动部10的中心向上运动，此时通过推拉杆114的推动并配合所述支撑弹簧113的拉动使得所述移动活塞112向上运动，此时所述吸盘116内的气体通过所述导气管115抽入到所述密封箱111内，以降低所述吸盘116内的气压，从而通过外界气压的压合，将所述吸盘116紧固的压合在所述陶瓷板12的上表面，实现所述陶瓷板12与所述主体部1的相对固定。

在一种实施例中，所述主体部1的下端面上设置有滑动槽，所述滑动槽沿着所述主体部1的径向设置，以及设于所述滑动槽内的滑动块，所述滑动块与所述密封箱111相连接，所述滑动块与所述滑动槽组合结构的设置用于补位，使得所述密封箱111能够沿着所述主体部1的径向移动，防止设备被卡住的情况发生。

本发明还提供了一种静电卡盘系统，如图1并结合图4所示，所述静电卡盘系统包括密封圈6、底板4、与所述底板4胶接的陶瓷板12，所述底板4与所述陶瓷板12之间存在有卡槽5，以及所述的密封圈安装用辅助工装，其中，所述密封圈安装用辅助工装用于辅助所述密封圈6安装到所述卡槽5内。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。